UG、NX、CAD、CAM、CAE；CimatronE、Creo、MasterCAM、产品设计、模具设计、CNC编程、五轴编程加工、培训教程
第1章UG概述
本章主要内容：
1.1UG产品介绍
以下是UG软件的发展历史：
自从UG出现以后，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和RobertBoschAG等。另外，UG软件在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；在俄罗斯航空业，UG软件具有90%以上的市场；在北美汽轮机市场，UG软件占80%。UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt&Whitney和GE喷气发动机公司这样的知名客户。航空业的其它客户还有：B/E航空公司、波音公司、以色列飞机公司、英国航空公司、NorthropGrumman、伊尔飞机和Antonov。同时，UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、Eureka和ArcticCat等。UG进入中国以后，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为其远东区业务增长最快的国家。
1.2UG产品的特点
1.3UG各功能模块
UG的各功能是靠各功能模块来实现的，有不同的功能模块，来实现不同的用途，从而支持其强大的Unigraphics三维软件。下面简要介绍各常用模块。
1.3.1CAD模块1．UG/Gateway(入口)UG/Gateway是对所有其它Unigraphics应用的必要基础。
这个模块是UG的基本模块，包括打开、创建、存储等文件操作；着色、消隐、缩放等视图操作；视图布局；图层管理；绘图及绘图机队列管理；空间漫游，可以定义漫游路径，生成电影文件；表达式查询；特征查询；模型信息查询、坐标查询、距离测量；曲线曲率分析；曲面光顺分析；实体物理特性自动计算；用于定义标准化零件族的电子表格功能；按可用于互联网主页的图片文件格式生成UG零件或装配模型的图片文件，这些格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG；输入、输出CGM、UG/Parasolid等几何数据；Macro宏命令自动记录、回放功能；UserTools用户自定义菜单功能，使用户可以快速访问其常用功能或二次开发的功能。
2．UG/SolidModeling(实体建模)
提供业界最强的复合建模功能。UG/SolidModeling无缝地集成基于约束的特征建模和显式几何建模，用户可以取得集成于一个高级的基于特征环境内的传统实体，曲线和框线建模的功能，UG/SolidModeling使用户能够方便地建立二维和三维线框模型，扫描和旋转实体，布尔运算及进行参数化编辑，包括对快速和有效的概念设计的变量化的草图绘制工具以及更通用的建模和编辑任务的工具。UG实体建模提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数化等工具。
3．UG/FeaturesModeling(特征建模)
4．UG/FreeformModeling(自由形状建模)
UG具有丰富的曲面建模工具。包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。使得能够进行复杂自由形状的设计如机翼和进气道，以及工业设计的产品，UG/Freeform建模形成对合并实体和曲面建模技术到一单个强大功能的工具集的基础，技术包括沿曲线的扫描，利用1，2和3个轨道方法比例地建立形状，从标准二次锥方法的放样体，园形或锥形模截面的倒园(圆角)，在二个或更多的其它体间充顺桥接间隙的曲面，也支持通过一个曲线/点网格定义形状或对逆向工程任务通过点出去拟合建立形形状模型可以或通过修改定义的曲线，改变参数的数值，或通过利用图形的或数字的规律控制来进行编缉。例如，一个可变半径的倒园或改变一个扫描的横截面积，模型是与所有其它UG功能完全集成的，UG/FreeformModding也包括为评估复杂模型的形状、尺寸和曲率的易于使用的工具。
5．UG/User-DefinedFeatures(用户定义的特征)
6．UG/Drafting(制图)
7．UG/AssemblyModeling(装配建模)
9．UG/WAVEControl(控制)
10．UG/GeometricTolerancing(几何公差)
11．UG/SheetMetalDesignUG钣金设计
UG钣金设计模块可实现如下功能：复杂钣金零件生成；参数化编辑；定义和仿真钣金零件的制造过程；展开和折叠的模拟*作；生成精确的二维展开图样数据；展开功能可考虑可展和不可展曲面情况，并根据材料中性层特性进行补偿。UG/SheetMetalDesign钣金设计模块提供基于参数、特征方式的钣金零件建模功能，可生成复杂的钣金零件，并可对其进行参数化编辑，能够定义和仿真钣金零件的制造过程，对钣金零件模型进行展开和折叠和模拟操作，同时根据三维钣金模型为后续的应用（如UG钣金模具设计）生成精确的二维展开图样数据。其展开功能可考虑可展和不可展曲面情况，并根据材料中性层特性进行补偿
12．CheckMate一致性检查
Check–Mate模块允许客户设置规则，强制规则和监控设计完整性去确保产品质量。这产品检验工具将含有对文件、模型、图纸和装配的各种标准检查。
13．QuickCheck快速检查
UnigraphicsNXQuickCheck是一个初级的模型检验工具。它递交设计时的检查功能去检测四个最共同的模型属性∶质量、距离，尺寸和表达式。允许设计者用检查去测量他们的模型，其操作正如同其它特征一样，每一次计算检查、模型更新，当检查准则不满足时、警告用户(如电路板太靠近电源，轴直径太大等等)。用户有对要检查值的完全控制。如果检查不合格显示信息。这提供设计者工具使模型质量更高并保持对准则的跟踪，当设计进行时，通常这些准则可能被遗忘或忽略。UnigraphicsNXQuickCheck是很易于被使用并对所有设计者适用。
14．OptimizationWizard优化向导
UnigraphicsNXNXOptimizationWizard帮助我们的客户了解哪些设计参数对他们的设计目标是真正的关键。用户先简单地提出可变的设计参数和一个设计目标。然后优化向导能够应用灵敏度和过滤工具与工程约束一起去识别更多的关键设计参数然后优化它们。优化向导能够提供我们客户一个快速和简单方法去确保他们的产品设计被充分优、最好地满足它们的设计目标。它允许设计师和工程师方便地捕捉工程需求，自动地设计更改探测研究，然后自动地识别最优解。
15．其他模块
1.3.2CAM模块
1．UG/CAMBase(基础)
2．UG/Postprocessing(后处理)
使用户能够对在世界主要有效的NC机床方便地构造它们自己的后置处理器，UG/Postprocessing的能力横过应用被证实，包括铣(2-5和更多轴)，车(2-4轴)和线切割EDM。
3．UG/Lathe(车)
4．UG/Core&CavityMilling(芯和型腔铣)
CoreCavityMiling模块在加工模具和冲模中是特别有用的，这些在汽车和消费产品工业中是共同的，它提供粗加单个或多个型腔和围绕任意形状对象有时称为模芯移去大量毛坯材料的所有能力，在其中最好的功能是能够在很复什的形状上生成轨迹和切削图样，容差型腔铣允许加工放松公差设计的形状，这些形状可以有间隙和重叠，可以被分析的型腔去表面数范围可以上百个，当CoreCavityMilling检测到反常时，它可以可纠正它们或在用户规定的公差内加工型腔，这个模块提供对模芯和模腔实际上的加工过程全自动化。
5．UG/Fixed-AxisMilling(固定轴铣)
这个模块为产生3-轴运动刀轨提供完全和综合差工具，实际上建模的任一曲面或实体都可以被加工，它有很强的功能方法加工选择的表面或零件的部分，它包括各种驱动方法和切削图样供选择，包括边界，径向切削，螺旋切削和用户定义，在边界驱动的方法中，多种切削图样是有效的，如同心和径向，此外，有特征对向上和向下切削控制方法和螺旋线啮入，未切削区或徒峭区可以方便地识别，UG/Fixed-AxisMilling将仿真刀轨并生成文本输出到一刀轨中，用户可以接受刀轨，存贮或拒绝它和按需要更改参数。
6．UG/FlowCut(流通切削-半自动清根)
7．UG/VariableAxisMilling(可变轴铣)
这个模块支持在任Uuigraphics曲面上的固定和多轴铣功能，完全的3到5轴轮廓运动，刀具方位和曲面光洁度质量可以规定，利用曲面参数，投射刀轨到曲面上和用任一曲线或点，可以控制刀轨。
8．UG/SequentialMilling(顺序铣)
9．UG/WireEDM(线切割)
10．Nurbs(B-样条)轨迹生成器
1.3.3CAE模块
1．UG/SenarioforFEAUG有限元前后置处理
2．UG/ScenarioforMotion+UG运动机构
UG/ScenarioforMotion+运动机构模块提供机构设计、分析、仿真和文档生成功能，可在UG实体模型或装配环境中定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件等机构定义要素，定义好的机构可直接在UG中进行分析，可进行各种研究，包括最小距离、干涉检查和轨迹包络线等选项，同时可实际仿真机构运动。用户可以分析反作用力，图解合成位移、速度、加速度曲线。反作用力可输入有限元分析，并可提供一个综合的机构运动连接元素库。UG/Mechanisms与MDI/ADAMS无缝连接，可将前处理结果直接传递到MDI/ADAMS进行分析。
1.3.4UG的其它模块
除了以上介绍的常用模块外，UG还有其他一些功能模块。如用与钣金设计的板金模块（UG/SheetMetalDesign）、用与管路设计的管道与布线模块(UG/Routing、UG/Harness)、供用户进行二次开发的，由UG/OpenGRIP、UG/OpenAPI和UG/Open++组成的UG开发模块（UG/Open）等等。以上总总模块构成了UG的强大功能。
本章主要介绍UG软件的概况、UG功能模块和UGNX7新增功能，可以使读者从更多的角度去认识UG，从而为后续的学习打下坚实的基础。
熟悉UG的应用模块了解UG软件的特点熟悉UGNX功能模块熟悉UGNX7新增功能
1.1.1UG软件特点
UGNX融合了线框模型、曲面造型和实体造型技术，该系统建立在统一的关联的数据库基础上，提供工程意义的完全结合，从而使软件内部各个模块的数据都能够实现自由切换。特别是该版木软件基本特征操作作为交互操作的基础单位，能够在更高层次上进行更为专业的设计和分析，实现了并行f程的集成联动。其主要特点如下所述．
1．智能化的操作环境
伴随UGNX版本的不断更新，其操作界面更加人性化，绝大多数功能都可以通过按钮操作来实现，并且在进行对像操作时，具有自动推理功能。同时，侮个操作步骤中，在绘图区七方的信息栏和提示栏中提示操作信息，便于做出正确的选择。从UGNX6版本开始新增全屏显示功能，具有更大的屏幕空间，可以更方便、快捷、有效地进行设计，加快工作流程，如图1-1所示。
2．建模的灵活性
UGNX可以进行复合建模，需要时可以进行个参数设计，而仕在设计过程中不需要定义和参数化新曲线，可以良接利用实体边缘。此外，可以方便地在模型上添加凸垫、键槽、凸台、斜角及挖壳等特征，这些特征直接引用固有模式，只需进行少量参数设置，使用灵活方便。
3．参数化建模特性
4．协同化的装配设计
5．集成的工程图设计
UGNX在创建了三维模型后，可以直接投影成二维图，并且能按150标准和GB自动标注尺寸、形位公差和汉字说明等。还可以对生成的二维图进行剖视，剖视图自动关联到模型和剖切线位置。另外，UGNX还可以进行工程图模板的设置，在绘制工程图的过程中，可以方便地调用，省失了繁琐的模板设计过程．提高了绘制T程图的效率。
1.1.2UGNX设计流程
UGNX的设计操作都是在部件文件的基础上进行的，在UGNX专业设计过程中，通常具有固定的模式和流程。UGNX的设计流程主要按照实体、特征或曲面进行部件的建模，然后进行组件装配，经过结构或运动分析来调整产品，确定零部件的最终结构特征和技术要求，最后进行专业的制图并加工成真实的产品，如图1-3所示。
1.1.3UG软件应用领域
UG是知识驱动自动化技术领域的领先者，在汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械、医疗器械、电子工业以及其他高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场卜得到了广泛的利用。目前，在美国航空航天工业己经安装了巧仪旧多套UG软件，并且该软件占有儿乎全部的俄罗斯航空市场和北美汽车发动机市场。UGS一直在支持美国通用汽车、波音、GE喷气发动机等公司实施的目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时UGNX也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准。UG已成为世界上最优秀公司广泛使用的系统。己成为我国工业界主要使用的大型CAD/CA曰CAM软件。
1.2UGNX7功能模块
UGNx软件将CADICA树CAE三大系统紧密集成，用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以使用CAE模块进行有限元分析、运动分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性．根据建立的三维模型，还可由CAM模块直接生成数控代码，用于产品加工。UGNX功能非常强大，涉及到工业设计与制造的各个层面，是业界最好的工业设计软件之一。各功能是靠各功能模块来实现的，利用不同的功能模块来实现不同的用途，从而支持强大的uGNX止维软件，UGNX整个系统由大量的模块构成，分为以下4大模块。
1.2.1基本环境模块
基本环境模块即基础模块，它仅提供一终最基木的操作，如新建文件、打开文件、输入／输入不同格式的文件、层的控制、视图定义和对象操作等，是其他模块的基础。
1.2.2CAD模块
1．建模模块
建模模块作为新一代产品造型模块，提供实体建模、特征建模、自山曲面建模等先进的造型和辅助功能。草图工具适合于全参数化设计；曲线工具址然参数化功能不如草图工具，但用来构建线框图更为方便：实体工具完全整合基于约束的特征建模和显示几何建模的特性，因此可以自山使用各种特征实体、线框架构等功能；自由曲面工具是架构在融合了实体建模及曲面建模技术基础之卜的超级设计工具，能设计出如工业造型设计产品的复杂曲面外形。图1一所示的实体模型就是使用建模工具获得的。
2．工程制图模块
3．装配建模模块
UG装配建模模块适用于产品的模拟装配，支持“自底向卜”和“自顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配中设训一和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能，实现f减少存储的需求，图1一6所示是在模块中创建的，高压泵装配体。
4．模具设计模块
1.2.3CAM模块
1.2.4CAE模块
UGNXCAE功能主要包括结构分析、运动和智能建模等应用模块，提供简便易学的性能仿真工具，任何设计人员都可以进行高级的性能分析，从而获得更高质量的模型。图l一9所示即是使用结构分析模块对带轮部件进行有限元分析。
UGNX7引入了“HD3o"（三维精确描述）功能，即一个开放、直观的可视化环境，有助于全球产品开发团队充分发掘PLM信息的价值，并显著提升其制定卓有成效的产品决策的能力。为产品开发的“精确描述”可视化分析确立了新的标准。如图1一10所示为"HD3D工具”导航栏。
1．可视报告（可视化产品信息）
2.CkeckMate（验证产品信息）
HD3D除了上述具有基于PLM数据的可视化分析能力，HD3D还用于NX7Check一Mate中进行应用。NX7Check一Mate是一种基于标准的校核应用程序，可确保产品符合设计标准，在CAD模型文件结构中始终保持一致，并满足各项企业和行业标准的要求。HD3D将通过采用对问题进行分析和报告的全新可视化用户界而提高Check一Mate中验证工具的功能。同上述示例一样，新的环境通过提供直观、可视的方法查看Check一Mate的结构并对问题进行评估来提升产品验证过程中的决策能力。如图1一11所示为“ckeckMate”验证产品信息对话框。
1.3.2同步建模技术的增强功能
同步建模技术是SiemensPLMSoftware推出的用于提高计算机辅助设计、制造及仿真分析（CADICAM汇AE）效率的技术。新的增强功能将进一步提高产品的开发速度，扩展NX无与伦比的与第三方CAD应用数据有效协同工作的能力。UGNX7同步建模技术具有以下增强功能。
NX7中的同步建模技术增强功能在各个方面都对CADlcA人叮CAE产生了影响。除了明显提高产品设计师的生产效率以外，新增功能也让使用CAD数据的分析师、制造工程师等其他开发团队成员受益匪浅。这些人员主要使用其他人员创建的3D模型并经常使用第三方CAD应用程序。
“同步建模技术”提供了设计更改的方法，着重T－在不考虑模型的构造方式、原点、关联性或特征历史记录的情况卜修改该模型的当前状态，这样更有利于快速建模和编辑。卜面介绍两种方式如何使用同步建模功能。
在建模环境中选择“插入”->“同步建模”->“无历史记录模式”选项，系统进入该模式后，不必考虑模型的原点、关联性或模型创建方式的情况同样可修改该模型。例如，在该模式中适用“同步建模”工具栏中的“调整面的大小”工具，弹出“调整面的大小”对话框，如图1-12所示。在对话框中选择参照而并设置大小，即可创建由调整面的人小获得新模型特征，如图l-13所示．
2．重用命令
在“同步建模”工具栏中的各种重用命令，允许重新使用部件中的面，并且视情况更改其功能，如图1一14所示。在不考虑模型的原点、关联性或特征历史记录的情况下，可使用同步建模重用命令来修改该模型。
在执行重用命令操作时，不必考虑模型时导入的、非关联的以及无特征的，或者可能是具有特征的原生UGNX模型。例如，“剪切面”工具可以用于抑制缺少特征的非关联部件中的面：“粘贴面”工具可用于将一组复制或剪切的面重新引入到部件中。
1.3.3装配关联中的设计
当今人部分产品都设计为装配而非单个部件，每个部件模型必须一与整个产品装配中的每一其他部件适当地建立界面。UGNX7包含共同作用来加速在产品装配关联卜设计部件模型的工作流程等若干增强功能。
1．着重设置
在uGNx7操作环境中，可设置工作平面或工作部件的着重显示情况。可以史好地控制想要取消着重的对象外观，如装配中的非工作部件或不在工作平面h的对象。例如：在选择“首选项”一“可视化”选择后，弹出如图1一巧所示对话框。在该对话框中不仅可在部件调色板中将圆角颜色设置为任意颜色，还可以设置圆角百分比值，效果如图卜16所示。
2．在装配关联中建模
UGNX提供了在装配关联中新的建模方法，以使产品装配中相互关联的部件设计的工作流程化。UGNX7引入了大量对装配建模的增强功能，在进行核心工作的时候提供了生产力方面的提高。例如部件间链接功能可以减少装配设计工作流程的步骤，在需要时甚草当用户正在使用基于小平面的轻量化JT数据时，也可以建立认叭yE几何链接。此外，还可以通过“关系浏览器”功能清晰地查看装配体各部件与装配体的关系，如图1-17所示。